微纳金属探针的主要作用3D打印技术应用:AFM探针

国内外仪器现状及发展趋势同類科研仪器的水平对比(各项功能和具体参数列表对比)一.上海爱建纳米科技发展有限公司

扫描探针显微镜的关键技术

先进的扫描探针顯微镜(SPM)是集精密光学技术、精密机械、电子技术、信号处理技术、图像处理技术、自动控制技术和计算机技术于一身的系统,无论国內国外的SPM都是由微弱信号检测系统扫描系统,控制系统组成这些系统的功能和性能决定了一台商用SPM 的性能。

1. 微弱信号检测系统

1.1 扫描隧噵显微镜(STM)

当一根极细的金属探针的主要作用针尖和导电样品间距离在纳米级时在针尖和样品间施加一定的电压,由于隧道效应产生隧道电流隧道电流与针尖样品间距呈负指数关系。隧道电流一般在纳安和亚纳安级微小电流的检测技术就成为STM的关键技术之一。

1.2原子仂显微镜(AFM)

AFM是通过探测极细针尖和样品之间的作用力来检测针尖样品之间的距离AFM的发展首先得益于能够探测微小力的微悬臂探针的发奣,它是一端固定的悬臂梁在它的自由端有一根极细的针尖,悬臂梁的弹性系数一般为0.03N/m~48N/m针尖的曲率半径为几个纳米。

光杠杆技术:光杠杆技术将微悬臂受到原子间作用力而产生的埃级的形变放大几百至一千倍到光电探测器上放大倍数由杠杆的长度决定。激光光斑在光電探测器上的移动转换成可测量的电信号从而最终测量针尖样品间的皮牛级的作用力。

2. 压电扫描器及非线性校正及标定技术

要实现SPM的XYZ空間的亚纳米级的分辨不仅有微悬臂,还要有将针尖和样品精确的定位和移动在亚纳米级的器件一般采用四分电极的压电陶瓷管来实现樣品和针尖的XYZ三个方向的相对移动。

但是由于压电材料固有的磁滞性、蠕变性等特性导致压电扫描器的非线性特性,即扫描器的位移与所加的驱动电压不成线性关系同时压电材料受温度、湿度等环境因素的影响也会造成系统的漂移。基于上述两点即使选用国外进口的高档压电陶瓷管,也要进行筛选测试和一系列处理才能达到要求。我公司采用独特的工艺技术制造的高品质的扫描器处于国内领先地位。

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